2.5 综合技能实训

空气压力探测器的制作。

1. 实训项目简介

本项目应用一个压力探测头链接聚乙烯管，结合电子技术制作成空气压力的探测器，将探测器埋在浅地层用它可以探测移动的门、靠近的车辆、由空气压力的变化引发报警，也可以用它来探测真空的状态或是把聚乙烯管进入水中探测水的压力并发出警报。

2. 实训目的

1）了解应变式压力传感器的结构特点及构成方法。

2）学习电阻式传感器的基本使用方法。

3. 实训电路及工作原理

空气压力探测器的电路如图2-45所示。

电路采用Motorola MPX2100DP差分压力探测头SEN1作为传感器，输出一个与实际压力成正比的高精度线性电压，探测头的四根引线，其中1、3引脚接5V电源，2、4引脚分别连接到两级放大器U1∶A和U1∶B的输入引脚，U1∶A和U1∶B均为一个反向比例运算电路，U1∶A的放大倍数由电阻R3和R4，U1∶B的放大倍数由电阻R5和R6决定，从探测头出来的电压信号经两级放大后输入到比较器U1∶C的输入端，电阻R7、R8提供参考电压，当9引脚的电压低于参考电压，则比较器输出端8引脚输出低电平电压，若高于参考电压，则比较器的输出端输出高电平电压，来驱动链接到该引脚的晶体管VT1，使得RLY继电器RLY的线圈通电，继电器的触点动作，从而蜂鸣器BZ发出报警声。

电路由9V电池或者插座电源供电，输入到U2构成的稳压器的输入端，稳压器采用7805固定输出的单端稳压器，输出5V电压给电路提供稳定的供电电压。

4. 元器件选择

SEN1：选用MPX2100探测头，其结构框图如图2-46a所示。MPX2100有4个引脚，1脚接地，3脚加工作压力，2脚和4脚之间输出与压力成正比的差模电压信号，压力探测头有两个压力口，即压力口和真空口，外观图如图2-46b所示。MPX2100是一种压阻式压力传感器，在硅基片上用扩散工艺制成4个电阻阻值相等的应变元件构成惠斯顿电桥。电桥有恒压源供电和恒流源供电两种供电方式，采用恒压源供电的原理图如图2-47所示。当压力传感器受到压力作用时，一对桥臂的电阻值增大ΔR，另一对桥臂的电阻值减少ΔR，电阻变化量ΔR与压力成正比，即ΔR=KP，电桥输出电压Uo=E（ΔR/R）=（EK/R）P，即电桥输出电压与压力P成正比。

U1选用LM324集成运算放大器，其实物图及引脚排列如图2-48所示。

U2选用LM7805固定三端稳压器。

R1～R11用1/4W金属膜或者碳膜电阻，其中R1～R3的精度为1%。

C1～C2选用耐压大于或等于35V的电解电容。

VT1选用MMBT3904LT1晶体管。

BZ选用9V压电蜂鸣器。

S1选用微型开关。

B1使用6节1号干电池串联。

RLY选用微型单刀双掷继电器，工作电压5V。

聚乙烯管选用内径1/4in，外径5/16in。

5. 制作与调试

（1）制作

在万能板上布线并焊接安装包括压力探测头在内的所有元器件，安装焊接时注意探测头和继电器分别安装在板的两端。科选用一个金属底盘的盒子来封装电路板，并将电路板固定在盒子底部，盒子内靠近探测头的一边钻小孔，用于连接压力口与聚乙烯管。电池支架可安装在盒子下面或者侧面，蜂鸣器可安装在盒子顶部。

（2）调试

在制作成本之前，先检查安装焊接的电路板是否存在虚焊，是否有开路、是否短路，空气压力探测器搭建好后，装上电池，打开电源开关，在聚乙烯管的末端进行测试，蜂鸣器会鸣响。

6. 实训报告

1）总结实训制作调试过程中出现的故障及解决办法。

2）电阻式传感器还有哪些应用，绘制其中一个应用的电路图并说明工作原理。